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喜多村 茜; 石川 法人; 近藤 啓悦; 藤村 由希; 山本 春也*
no journal, ,
高速重イオンがセラミックスに真上から入射すると、イオン一つに対してヒロック(ナノメートルサイズの隆起物)が一つ表面に形成される。一方で、高速重イオンがチタン酸ストロンチウム(SrTiO
)や酸化チタン(TiO
)などの試料表面をほぼ平行に斜入射すると、イオンの飛跡に沿って連続的に複数個のヒロック(連続ヒロック)が形成される。先行研究では原子間力顕微鏡(AFM)を用いて観察されており、観察結果にはAFMのプローブ寸法由来の測定誤差が含まれている。本研究では、ヒロックのサイズより十分小さい分解能(1.5nm)を有する電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM)を用いて連続ヒロックを観察し、形状変化過程について検討した。最も知られている連続ヒロックの形成過程は、試料の結晶構造に由来した電子濃度の分布が入射イオンのエネルギー付与強度に起因して規則的に等間隔でヒロックが形成されるとしている。本研究ではSrTiO表面での連続ヒロックが、等間隔に形成されていなかったことから、SrTiOにNbを添加して電気伝導性を発現させた電子濃度の偏りが小さい試料を用いて比較検討を行った。これらの結果から、連続ヒロックの形成メカニズムとして、試料表面でイオン飛跡付近が溶融した後に溶融部分がレイリー不安定性に基づいて球状に分裂するという新しいモデルを提案する。
石川 法人; 田口 富嗣*; 喜多村 茜
no journal, ,
100MeV以上の高速重イオンをセラミックスに照射すると、表面に10nm程度の隆起物(ナノヒロック)が形成することが知られている。表面ナノ構造ともいえるナノヒロックの形成メカニズムの解明に向けて、様々なセラミックスについて、照射した微小試料の透過型電子顕微鏡(TEM)観察を行ってきた。200MeV Auイオンを照射したCeOの場合、球状のナノヒロックが観察された。また、CaFの場合、半球に近いナノヒロックが観察された。上の材料を含めて、BaF, SrFの場合もナノヒロックの内部が再結晶化しており、結晶質であることが判明した。一方、200MeV Auイオンを照射したYFe
O
の場合には、ナノヒロックが非晶質であることが確認できた。その他のセラミックスについても調べた結果、結晶質のナノヒロックが観察されるような材料と非晶質のナノヒロックが観察される材料とに分類されることが分かった。前者の材料の場合には、イオンの飛跡に沿って一旦局所的に高温になり融解した領域が冷却中に再結晶化してイオントラックの寸法が結果的に小さくなったと解釈され、一方で後者の材料の場合には、イオンの飛跡に沿って一旦局所的に高温になり融解した領域が、冷却中に再結晶化できずにアモルファス化(非晶質化)し、融解した部分がそのまま非晶質化したと解釈できる。上記のセラミックス以外の材料に観察対象を広げることで、上記のモデルの妥当性が強化された。
板倉 充洋; 山口 正剛
no journal, ,
特異な変形強化機構をもつLPSO合金の強化メカニズム解明のため、LPSO合金の固溶原子であるイットリウムと亜鉛について変形後に導入される転位列との相互作用を第一原理計算により評価した。その結果、これら元素は転位の内部に0.2eV程度の偏析エネルギーで吸着され、転位の拡張を促進することによりさらなる吸着が起こることが分かった。この結果はLPSO相の形成過程のモデル化に必須となるパラメータを提供するものである。
都留 智仁; 山口 正剛; 板倉 充洋; Daryl, C.*
no journal, ,
六方晶合金は軽量、高温強度など様々な特性を持っておりその応用が期待されている。本研究では、Mg合金とTi合金を対象として、特異なすべり特性の要因と合金元素の添加によるすべりのモードの変化を理解することを目的とした。第一原理計算を用いて純金属に対する様々なすべり系の積層欠陥エネルギーと双晶の生成エネルギーを求め、さらに転位芯構造解析から合金元素の影響に関する検討を行った一連の成果を基調講演として発表する。